C++使用ZLIB庫實現(xiàn)目錄壓縮與解壓功能
C++ 使用ZLIB庫實現(xiàn)目錄壓縮與解壓
在軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)處理中，對數(shù)據(jù)進行高效的壓縮和解壓縮是一項重要的任務。這不僅有助于減小數(shù)據(jù)在網絡傳輸和存儲中的占用空間，還能提高系統(tǒng)的性能和響應速度。本文將介紹如何使用 zlib 庫進行數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，以及如何保存和讀取壓縮后的文件。 zlib 是一個開源的數(shù)據(jù)壓縮庫，旨在提供高效、輕量級的壓縮和解壓縮算法。其核心壓縮算法基于 DEFLATE，這是一種無損數(shù)據(jù)壓縮算法，通常能夠提供相當高的壓縮比。zlib 庫廣泛應用于多個領域，包括網絡通信、文件壓縮、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。
1、保存文件
使用 CreateFile 打開文件，通過 WriteFile 向文件中寫出數(shù)據(jù)，最后調用 CloseHandle 關閉句柄，實現(xiàn)文件的保存。
// ConsoleApplication1.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#define ZLIB_WINAPI
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <Shlwapi.h>
#include <zip.h>
#include <unzip.h>
#include <zlib.h>
using namespace std;
#pragma comment(lib, "Shlwapi.lib")
#pragma comment(lib, "zlibstat.lib")
BOOL SaveToFile(wchar_t *pszFileName, BYTE *pData, DWORD dwDataSize)
{
wchar_t szSaveName[MAX_PATH] = { 0 };
lstrcpy(szSaveName, pszFileName);
HANDLE hFile = CreateFile(szSaveName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, CREATE_ALWAYS,
FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);
if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
{
return FALSE;
}
DWORD dwRet = 0;
WriteFile(hFile, pData, dwDataSize, &dwRet, NULL);
CloseHandle(hFile);
return TRUE;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
char szBuffer[1024] = { 0 };
strcpy_s(szBuffer,sizeof("test__123123"), "test__123123");
SaveToFile(L"F:\\vs2013_code\\ConsoleApplication2\\Debug\\1.txt", (BYTE *)szBuffer, sizeof(szBuffer));
system("pause");
return 0;
}
這段代碼是一個簡單的C++控制臺應用程序，它定義了一個函數(shù) SaveToFile 來將數(shù)據(jù)保存到文件，并在 main 函數(shù)中測試這個功能。下面是這段代碼的中文解釋：
- 頭文件包含部分:
這里包含了程序所需的頭文件。
stdafx.h 是預編譯頭文件，用于加速編譯過程。ZLIB_WINAPI 宏定義表明我們將在Windows API模式下使用zlib庫。其他包含的文件提供了字符串操作、輸入輸出流、向量容器和文件路徑操作的功能。zip.h、unzip.h和zlib.h是zlib庫的一部分，用于壓縮和解壓縮文件。
- 庫鏈接指令:
#pragma comment(lib, “Shlwapi.lib”)
#pragma comment(lib, “zlibstat.lib”)
這些行指示鏈接器鏈接到 Shlwapi.lib（Shell輕量級實用工具庫）和 zlibstat.lib（zlib靜態(tài)庫）。
- SaveToFile 函數(shù):
SaveToFile 函數(shù)接受一個文件名、一個指向數(shù)據(jù)的指針和數(shù)據(jù)的大小，然后創(chuàng)建一個文件并將數(shù)據(jù)寫入該文件。
- _tmain 函數(shù):
_tmain 是程序的入口點。在這里，它創(chuàng)建了一個字符數(shù)組szBuffer，使用strcpy_s函數(shù)將字符串 “test 123123” 復制到szBuffer中，然后調用SaveToFile函數(shù)將這個緩沖區(qū)保存到硬盤上的一個文件中。
- SaveToFile 函數(shù)的具體操作:
定義一個寬字符數(shù)組szSaveName用于存放將要保存的文件的路徑。
使用lstrcpy函數(shù)將傳入的文件路徑pszFileName復制到szSaveName。
調用CreateFile函數(shù)創(chuàng)建或覆蓋文件szSaveName。
在這段代碼中，調用CreateFile函數(shù)創(chuàng)建或覆蓋文件szSaveName的行為體現(xiàn)在CreateFile函數(shù)的dwCreationDisposition參數(shù)上。在這個例子中，這個參數(shù)被設置為CREATE_ALWAYS。
CREATE_ALWAYS是CreateFile函數(shù)的一個選項，它指示操作系統(tǒng)，無論目標文件是否存在，都創(chuàng)建一個新文件。如果文件已經存在，使用CREATE_ALWAYS會導致現(xiàn)有文件被覆蓋。這意味著，如果szSaveName指定的文件已經存在于磁盤上，它將被新文件替換，從而體現(xiàn)了"覆蓋"的行為。
簡而言之，通過使用CREATE_ALWAYS作為dwCreationDisposition的參數(shù)值，CreateFile函數(shù)在這段代碼中不僅可以用來創(chuàng)建一個新文件，也可以用來覆蓋一個已經存在的文件。如果操作成功，舊的文件內容會被丟棄，并開始寫入新的內容；如果操作失敗，例如由于權限問題或路徑問題，函數(shù)將返回INVALID_HANDLE_VALUE。
如果目的是追加內容到一個已存在的文件，而不是覆蓋它，你可以使用CreateFile函數(shù)的另一個參數(shù)選項 OPEN_EXISTING或OPEN_ALWAYS，配合文件指針移動函數(shù)SetFilePointer和寫入函數(shù)WriteFile來實現(xiàn)。
OPEN_EXISTING: 打開文件僅當它存在。如果文件不存在，CreateFile將失敗。
OPEN_ALWAYS: 打開文件如果它存在，如果不存在則創(chuàng)建一個新文件。這與CREATE_ALWAYS不同，因為CREATE_ALWAYS會覆蓋已存在的文件，而OPEN_ALWAYS在文件已存在時不會覆蓋現(xiàn)有內容。
- 為了追加內容，可以這樣做：
使用CreateFile函數(shù)打開（或創(chuàng)建）文件，dwCreationDisposition參數(shù)使用OPEN_ALWAYS。
調用SetFilePointer函數(shù)將文件指針移動到文件末尾。SetFilePointer的dwMoveMethod參數(shù)設置為FILE_END，lDistanceToMove設置為0，這樣文件指針就會定位到文件的末尾，準備追加內容。
使用WriteFile函數(shù)寫入新內容，寫入的內容將添加到文件的末尾，而不是覆蓋原有內容。
以下是示例代碼，展示如何修改SaveToFile函數(shù)以追加內容到文件而不是覆蓋：
BOOL AppendToFile(wchar_t *pszFileName, BYTE *pData, DWORD dwDataSize) { wchar_t szSaveName[MAX_PATH] = { 0 }; lstrcpy(szSaveName, pszFileName); // 使用OPEN_ALWAYS選項打開或創(chuàng)建文件 HANDLE hFile = CreateFile(szSaveName, GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL); if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile) { return FALSE; } // 將文件指針移動到文件末尾 SetFilePointer(hFile, 0, NULL, FILE_END); DWORD dwRet = 0; WriteFile(hFile, pData, dwDataSize, &dwRet, NULL); CloseHandle(hFile); return TRUE; }
如果文件創(chuàng)建成功，使用WriteFile函數(shù)將傳入的數(shù)據(jù)pData寫入文件。
關閉文件句柄并返回操作結果。
- _tmain 函數(shù)的具體操作:
定義一個緩沖區(qū)szBuffer并使用strcpy_s安全復制函數(shù)初始化這個緩沖區(qū)。
調用SaveToFile函數(shù)，將szBuffer中的數(shù)據(jù)保存到F:\vs2013_code\ConsoleApplication2\Debug\1.txt。
程序暫停等待用戶操作，之后退出。
整個程序的目的是演示如何安全地將數(shù)據(jù)寫入到文件中，并在主函數(shù)中測試這個功能。程序將字符串 “test 123123” 保存到指定的文本文件中。
2、文件壓縮
compress 是 zlib 庫提供的用于數(shù)據(jù)壓縮的函數(shù)，通過該函數(shù)可以將數(shù)據(jù)進行壓縮。下面是一個示例，演示了如何使用 zlib 庫進行文件壓縮。
它的原型如下：
int compress(Bytef* dest, uLongf* destLen, const Bytef* source, uLong sourceLen);
- dest：指向存放壓縮后數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- destLen：傳入時為壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
- source：指向待壓縮數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- sourceLen：待壓縮數(shù)據(jù)的大小。
- dest：指向存放壓縮后數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- destLen：傳入時為壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
- source：指向待壓縮數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- sourceLen：待壓縮數(shù)據(jù)的大小。
compress 函數(shù)的作用是將 source 指向的數(shù)據(jù)進行壓縮，并將結果存放在 dest 指向的緩沖區(qū)中。destLen 傳入時應該是 dest 緩沖區(qū)的大小，函數(shù)執(zhí)行后，destLen 會更新為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
函數(shù)返回值為壓縮的執(zhí)行狀態(tài)，可能的返回值包括：
- Z_OK：壓縮成功。
- Z_MEM_ERROR：內存分配失敗。
- Z_BUF_ERROR：壓縮輸出緩沖區(qū)不足。
這個函數(shù)實際上是使用 DEFLATE 算法進行壓縮，DEFLATE 是一種通用的壓縮算法，也是 zlib 庫的核心算法之一。壓縮后的數(shù)據(jù)可以使用` uncompress 函數(shù)進行解壓縮。
總體而言，compress函數(shù)提供了一種簡單的方式，可以在應用程序中對數(shù)據(jù)進行壓縮，適用于需要減小數(shù)據(jù)體積的場景，比如網絡傳輸或數(shù)據(jù)存儲。
// 單個文件限制大小為 100M
#define MAX_SRC_FILE_SIZE (100*1024*1024)
/**
* @brief 壓縮指定文件的數(shù)據(jù)
*
* @param pszCompressFileName 待壓縮文件的路徑
* @param ppCompressData 保存壓縮后數(shù)據(jù)的指針
* @param pdwCompressDataSize 傳入時為壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小
* @return 壓縮是否成功，成功返回 TRUE，否則返回 FALSE
*/
BOOL CompressData(wchar_t*pszCompressFileName, BYTE **ppCompressData, DWORD *pdwCompressDataSize)
{
HANDLE hFile = CreateFile(pszCompressFileName, GENERIC_READ,
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,
FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);
// 檢查文件句柄是否有效
if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
{
return FALSE;
}
// 獲取文件大小
DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);
// 檢查文件大小是否超過限制
if (MAX_SRC_FILE_SIZE < dwFileSize)
{
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
DWORD dwDestDataSize = dwFileSize;
// 分配源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)的內存
BYTE *pSrcData = new BYTE[dwFileSize];
if (NULL == pSrcData)
{
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
BYTE *pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
if (NULL == pDestData)
{
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
DWORD dwRet = 0;
// 讀取源數(shù)據(jù)
ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);
// 檢查讀取是否成功
if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize))
{
delete[] pDestData;
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
int iRet = 0;
// 壓縮數(shù)據(jù)
do
{
iRet = compress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);
// 壓縮成功，退出循環(huán)
if (0 == iRet)
{
break;
}
// 輸出緩沖區(qū)不足，增加緩沖區(qū)大小并重試
else if (-5 == iRet)
{
delete[] pDestData;
pDestData = NULL;
dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);
pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
// 分配新的目標數(shù)據(jù)內存
if (NULL == pDestData)
{
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
}
// 壓縮失敗，釋放內存并返回失敗
else
{
delete[] pDestData;
pDestData = NULL;
delete[] pSrcData;
pSrcData = NULL;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
} while (TRUE);
// 保存壓縮后數(shù)據(jù)的指針和實際大小
*ppCompressData = pDestData;
*pdwCompressDataSize = dwDestDataSize;
// 釋放源數(shù)據(jù)內存
delete[] pSrcData;
// 關閉文件句柄
CloseHandle(hFile);
// 返回壓縮成功
return TRUE;
}
3、文件解壓縮
uncompress 函數(shù)是 zlib 庫提供的用于數(shù)據(jù)解壓縮的函數(shù)，通過該函數(shù)可以將壓縮后的數(shù)據(jù)解壓縮還原。下面是一個示例，演示了如何使用 zlib 庫進行文件解壓縮。
它的原型如下：
int uncompress(Bytef* dest, uLongf* destLen, const Bytef* source, uLong sourceLen);
- dest：指向存放解壓縮后數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- destLen：傳入時為解壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際解壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
- source：指向待解壓縮數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
- sourceLen：待解壓縮數(shù)據(jù)的大小。
uncompress 函數(shù)的作用是將 source 指向的數(shù)據(jù)進行解壓縮，并將結果存放在 dest 指向的緩沖區(qū)中。destLen 傳入時應該是 dest 緩沖區(qū)的大小，函數(shù)執(zhí)行后，destLen 會更新為實際解壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
函數(shù)返回值為解壓縮的執(zhí)行狀態(tài)，可能的返回值包括：
- Z_OK：解壓縮成功。
- Z_MEM_ERROR：內存分配失敗。
- Z_BUF_ERROR：解壓縮輸出緩沖區(qū)不足。
- Z_DATA_ERROR：輸入數(shù)據(jù)錯誤或損壞。
uncompress 函數(shù)實際上是使用DEFLATE算法進行解壓縮，與 compress 函數(shù)相對應。這兩個函數(shù)共同構成了 zlib 庫中的基本數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮功能。
在實際應用中，可以使用這兩個函數(shù)來處理需要壓縮和解壓縮的數(shù)據(jù)，例如在網絡通信中減小數(shù)據(jù)傳輸量或在存儲數(shù)據(jù)時減小占用空間。
/**
* @brief 解壓指定文件的數(shù)據(jù)
*
* @param pszUncompressFileName 待解壓文件的路徑
* @param ppUncompressData 保存解壓后數(shù)據(jù)的指針
* @param pdwUncompressDataSize 傳入時為解壓緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際解壓后數(shù)據(jù)的大小
* @return 解壓是否成功，成功返回 TRUE，否則返回 FALSE
*/
BOOL UncompressData(wchar_t*pszUncompressFileName, BYTE **ppUncompressData, DWORD *pdwUncompressDataSize)
{
HANDLE hFile = CreateFile(pszUncompressFileName, GENERIC_READ,
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,
FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);
// 檢查文件句柄是否有效
if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
{
return FALSE;
}
// 獲取文件大小
DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);
// 設置目標數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小
DWORD dwDestDataSize = MAX_SRC_FILE_SIZE;
// 分配源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)的內存
BYTE *pSrcData = new BYTE[dwFileSize];
if (NULL == pSrcData)
{
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
BYTE *pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
if (NULL == pDestData)
{
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
DWORD dwRet = 0;
// 讀取源數(shù)據(jù)
ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);
// 檢查讀取是否成功
if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize))
{
delete[] pDestData;
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
int iRet = 0;
// 解壓縮數(shù)據(jù)
do
{
iRet = uncompress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);
// 解壓縮成功，退出循環(huán)
if (0 == iRet)
{
break;
}
// 輸出緩沖區(qū)不足，增加緩沖區(qū)大小并重試
else if (-5 == iRet)
{
delete[] pDestData;
pDestData = NULL;
dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);
pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
// 分配新的目標數(shù)據(jù)內存
if (NULL == pDestData)
{
delete[] pSrcData;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
}
// 解壓縮失敗，釋放內存并返回失敗
else
{
delete[] pDestData;
pDestData = NULL;
delete[] pSrcData;
pSrcData = NULL;
CloseHandle(hFile);
return FALSE;
}
} while (TRUE);
// 保存解壓后數(shù)據(jù)的指針和實際大小
*ppUncompressData = pDestData;
*pdwUncompressDataSize = dwDestDataSize;
// 釋放源數(shù)據(jù)內存
delete[] pSrcData;
// 關閉文件句柄
CloseHandle(hFile);
// 返回解壓成功
return TRUE;
}
4、演示示例
下面是一個包含文件壓縮和解壓縮的完整示例，展示了如何將文件進行壓縮保存，然后解壓還原。
調用CompressData壓縮文件，返回結果pCompressData存放文件內存字節(jié)，結果dwCompressDataSize存放長度，并調用SaveToFile保存到本地。
int main(int argc, char* argv[])
{
BOOL bRet = FALSE;
BYTE *pCompressData = NULL;
DWORD dwCompressDataSize = 0;
// 壓縮文件
bRet = CompressData(L"F:\\vs2013_code\\ConsoleApplication2\\Debug\\1.txt", &pCompressData, &dwCompressDataSize);
if (TRUE == bRet)
{
std::cout << "已壓縮" << std::endl;
}
// 保存壓縮數(shù)據(jù)為文件
bRet = SaveToFile(L"F:\\vs2013_code\\ConsoleApplication2\\Debug\\1.zlib", pCompressData, dwCompressDataSize);
if (TRUE == bRet)
{
std::cout << "已保存到文件" << std::endl;
}
// 釋放內存
delete[]pCompressData;
pCompressData = NULL;
system("pause");
return 0;
}
調用UncompressData解壓縮文件，返回結果pUncompressData存放文件內存字節(jié)，結果dwUncompressDataSize存放長度，并調用SaveToFile保存到本地。
int main(int argc, char* argv[])
{
BOOL bRet = FALSE;
BYTE *pUncompressData = NULL;
DWORD dwUncompressDataSize = 0;
// 解壓文件
bRet = UncompressData("F:\\vs2013_code\\ConsoleApplication2\\Debug\\1.zlib", &pUncompressData, &dwUncompressDataSize);
if (TRUE == bRet)
{
std::cout << "已解壓" << std::endl;
}
// 保存解壓數(shù)據(jù)為文件
bRet = SaveToFile("F:\\vs2013_code\\ConsoleApplication2\\Debug\\1.txt", pUncompressData, dwUncompressDataSize);
if (TRUE == bRet)
{
std::cout << "已保存到文件" << std::endl;
}
// 釋放內存
delete[]pUncompressData;
pUncompressData = NULL;
system("pause");
return 0;
}
編譯時可能會提示無法生成SAFESEH影響的報錯信息，如下圖所示；
結論
通過使用 zlib 庫，我們可以方便地在應用程序中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮功能。這對于需要減小數(shù)據(jù)傳輸量或在存儲數(shù)據(jù)時減小占用空間的場景非常有用。在實際應用中，可以根據(jù)需要調整緩沖區(qū)大小和處理流程，以適應不同的數(shù)據(jù)處理需求。
以上就是C++使用ZLIB庫實現(xiàn)目錄壓縮與解壓功能的詳細內容，更多關于C++ ZLIB目錄壓縮與解壓的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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